2. Первинна продукція – продукція автотрофних організмів. Екологічна ефективність екосистем

Усі живі організми нашої планети підтримують свою життєдіяльність тільки завдяки енергії Сонця. Але не слід собі уявляти, що дана енергія космічного походження є загальнодоступною і широко використовується живими організмами. Тільки незначна частина енергії сонця вловлюється рослинами, використовується для фотосинтезу. Енергія Сонця в основному йде на випаровування і на підтримання температурного режиму земної поверхні. Таким чином, тільки близько 40-50% енергії Сонця проникає в біосферу, і тільки 0,1% зв'язується в процесі фотосинтезу. За рік у масштабах нашої планети синтезується 150-200 млрд. сухої органічної речовини. Що таке продукція?

Приріст біомаси за одиницю часу називається (валовою) продукцією, тобто, це кількість органічної речовини, що нагромаджує екосистема за одиницю часу.

Частина продукції, яка утворилася понад кількості потрібної для підтримання життєдіяльності всіх форм життя в екосистемі, називається – чистою продукцією.

Людина завжди намагається наростити показники чистої продукції, природа валової - відношення чистої продукції до загальної первинної продукції. Важливою характеристикою продуктивності екосистем є показник біомаси, що утворюється в тому чи іншому типі екосистеми.

Біомаса - вся органічна речовина екосистеми, тобто, це виражена в одиницях маси чи енергії кількість живої речовини організмів, окремих живих компонентів, які припадають на одиницю площі або об'єму.

Біомаса створюється за довгі періоди часу. Всі організми, що населяють екосистему, будуть творити біомасу. Показники біомаси відрізняються в різних екосистемах, що зумовлено, насамперед, швидкістю обмінних процесів у самій екосистемі та темпами накопичення енергії в екосистемі. Яскравим прикладом різниці параметрів біомаси різних екосистем нашої планети є наступні дані (табл. 5.1.).

Таблиця 5.1.

Біомаса деяких екосистем Землі

Екосистеми	Площа (*10 км )	Біомаса в середньому, кг/м
Вологі тропічні ліси	17,0	45
Вічнозелені ліси помірного поясу	5,0	35
Тундра і високогір’я	8,0	0,6
Пустелі і напівпустелі	18,0	0,7
Культивовані землі	2,0	1
Болота	2,0	15

Як бачимо, прямого зв'язку із об'ємом або площею, що займають екосистеми, і їх продуктивністю, немає.

Одним із надзвичайно важливих показників автотрофної ланки харчового ланцюга екосистеми є первинна продукція.

Первинна продукція - біомаса підземних і надземних органів, а також енергія і леткі речовини, вироблені автотрофною рослинністю на одиниці площі за одиницю часу.

Первинну продукцію виражають, як правило, в грамах біомаси на 1м² на рік. Отже, простіше кажучи, продукція зелених рослин і буде первинною продукцією. Визначення параметрів первинної продукції є важливою передумовою для оптимізації природокористування. На сьогоднішній день людині не під силу моделювання природних процесів, щоб збільшити рівень первинної продукції хоча б до середніх параметрів природних екосистем.

Ми знаємо, що трофічні зв'язки, започатковані автотрофними організ­мами, творять складні ланцюги живлення гетеротрофної та сапротрофної ланки харчових зв'язків. Внаслідок споживання енергії, акумульованої гетеротрофними організмами, утворюється вторинна продукція.

Слід розуміти, що енергія не повертається до основного джерела, як це відбувається з хімічними речовинами. Кожен організм запасає частину відібраної енергії у своїх тканинах, а частину виділяє у вигляді теплоти або механічної роботи. Проілюструємо схему потоку енергії за Ю. Злобіним (1998) (рис.5.2.)

Рис. 5.2. Схема потоку енергії в екосистемі

Як видно із наведеної схеми, енергія у досить великій кількості не використовується. Тому і постає питання, наскільки ефективно викорис­товується енергія в екосистемі.

Аналіз вказаних схем показує, що екологічна ефективність залежить від ефективності трьох головних ступенів у потоці енергії: експлуатації, асиміляції, чистої продукції:

Рис. 5.3. Використання енергії в екосистемі

Окрім продукції, важливим показником є деструкція – швидкість розкладання органічної речовини до мінеральної. Процеси деструкції здійснюють редуценти – передусім гриби й бактерії. Різниця між первинною продукцією і деструкцією є показником акумуляції (накопичення) органічної речовини в біогеоценозі.